Suyun Bazı Özellikleri
Gıdalarda bulunan 4 temel bileşenden biri olan su, gerek beslenme açısından hayati zorunluluğu yönüyle gerekse de yapısında bulunduğu gıdayı fiziksel, kimyasal ve mikrobiyolojik olarak etkilemesi yönüyle son derece önemlidir.
Suyun, neden bu kadar önemli olduğunun anlaşılabilmesi için belli başlı özelliklerinin ve karakteristiklerinin bilinmesi gerekmektedir.
Su, iki hidrojen atomunun bir oksijen atomu ile kovalent bağ kurması ile oluşan bir bileşiktir.
Su molekülünün şekli ve O – H bağlarında oksijenin hidrojene göre daha elektronegatif oluşu, suya eksi ve artı uçların bulunduğu polar özellik kazandırmaktadır. Suyun bazı karakteristik özellikleri aşağıda verilmiştir;
Su molekülleri arasında, bir su molekülünün oksijeni ile komşu su molekülünün hidrojeni arasında hidrojen bağı kurulmaktadır.
Üç boyutlu sistemde bir arada bulunan su moleküllerinin hepsinin birbirleri arasında hidrojen bağı kurması suyun ısı kapasitesi, yüzey gerilimi, erime noktası değerlerinin, buharlaşma ve erime entalpisinin, adezyon ve kohezyon kuvvetinin yüksek olmasını sağlamaktadır.
Suyun adezyon ve kohezyon kuvvetinin yüksek oluşu suya, yabancı bir maddeye kolayca yapışarak onu ıslatabilme ve bitkilerin kılcal damarlarında olduğu gibi yerçekimine karşı kolayca hareket edebilme gibi kabiliyetler kazandırmaktadır.
Suyun katı halinin (buz), sıvı halinden daha az yoğunluğa sahip oluşu da yine moleküller arası kurulan hidrojen bağı sayısı ve hidrojen bağlarının uzunlukları ile ilgilidir.
Su molekülünde artı ve eksi uçların bulunması, iyonik bileşiklerin suda iyi bir şekilde çözünmesini sağlamaktadır. Bununla birlikte, iyonik olmayan ancak polar olan şeker, basit alkoller gibi bileşikler de suda çözünebilmektedir.
Buradaki etki daha çok polar uçlar arasında (suyun oksijeni ile çözünen bileşiğin karbonil grubu arasında) hidrojen bağı kurulmasından ileri gelmektedir.
Gıdalarda Suyun Bulunuş Şekilleri
Bütün gıdalar az veya çok su içermektedir. Örneğin etin %70 kadarı, sütün ise yaklaşık %87’si sudur. Aşağıdaki tabloda bazı gıdaların içerdiği su miktarı verilmiştir;
Ancak bu gıdaların içerisindeki suyun tamamı su gibi hareket etmez ve suyun sahip olduğu tüm özelliklere sahip değildir.
Diğer bir ifade ile su, gıda yapısının içerisinde 5 farklı formda bulunmaktadır. Bu formlar şu şekildedir;
1. Yapısal Su: Su dışındaki bileşenlerin bir parçası halinde bulunan sudur. Çözücü karakteristiği bulunmamaktadır, -40oC’de donmaz ve su aktifliği sıfırdır. Gıdaların içerisinde bulunan suyun çok küçük bir yüzdesini oluşturmaktadır.
2. Komşu Su: Güçlü hidrofil kutupları bulunan bileşiklere bağlanan sudur. Çözücü karakteristiği bulunmamaktadır, -40oC’de donmaz ve su aktifliği sıfırdır. Yüksek miktarı, hidrofil kutupları tek tabaka halinde sarabilir.
3. Çoklu Tabaka Su: Komşu suya bağlanan su formudur. Su dışındaki bileşenlere yakın olmasından dolayı saf suyun karakteristiğini kısmen gösterebilmektedir. Büyük bir kısmı -40oC’de donmaz ve çözücü özelliği gösterebilir.
4. Serbest Su: Gıda içerisinde su dışındaki bileşenlerden uzak; sadece su-su etkileşimi içerisinde olan su formudur. Bu suyun karakteristiği, seyreltik tuzlu suya benzemektedir. Serbest su, 0’ın altındaki derecelerde donabilir ve çözücü özellik gösterebilir.
5. Kapanlanmış Su: Büyük makromoleküller arasında kalan sudur. Kurutma ile kolayca uzaklaştırılabilir veya kolaylıkla dondurulabilir. Pektin ve nişasta jellerinde, hayvan ve bitki dokularındaki su kapanlanmış suya örnek olarak verilebilir.
Bu sınıflandırmadan yola çıkarak, bir gıdanın içerisindeki suyun tamamının su özelliği göstermediğini söyleyebiliriz. Bu bilgi şu anlama gelmektedir; gıdanın içerisindeki suyun tamamı fiziksel ve kimyasal reaksiyonlar ve mikroorganizmaların faaliyetleri için kullanılabilir değildir.
Dolayısıyla, gıdanın içerdiği su miktarı kadar, o suyun ne kadarının su özelliği gösterdiğinin bilinmesi de gıdanın muhafazası ve işlenmesi açısından son derece önemlidir. Bundandır ki, aynı oranlarda su içeren iki gıdanın muhafaza süresi birbirinden farklı olabilmektedir.
Gıdanın içerisinde bulunan suyun aktifliğini değerlendirmek amacı ile “su aktivitesi” olarak bilinen parametre kullanılmaktadır. Su aktivitesi, gıdanın içerisindeki suyun basıncının, aynı sıcaklıktaki saf suyun buhar basıncına oranı olarak tanımlanmaktadır.
Su aktivitesinin sembolü “aw” dir. Su aktivitesi 0 ile 1 arasında değişir ve birimsiz olarak ifade edilir. Örneğin saf suyun su aktivitesi 1’dir, balın yaklaşık 0,60, süt tozunun ise yaklaşık 0,2’dir. Su aktivitesinin önemi şu şekilde anlatılırsa daha açıklayıcı olabilir.
Çoğu zararlı bakterinin yaşam faaliyetlerini sürdürebilmesi için yaşam ortamının en az 0,91 aw ye sahip olması gerekmektedir. Eğer bir gıdanın su aktivitesi 0,91’den aşağı ise veya gıda işlenerek (kurutma veya konsantre etmek gibi) su aktivitesi bu değerin altına çekilirse, artık bu gıda çoğu zararlı bakterinin gelişemeyeceği bir ortam halindedir.
Dolayısıyla, artık bu bakteriler gıdaya herhangi bir zarar veremeyecektir (Bu bahis, gıda mikrobiyolojisi kısmında daha geniş bir şekilde incelenecektir). Kimyasal açıdan bakıldığı zaman, Maillard reaksiyonu 0,65-0,70 aw değerleri arasında maksimum hıza ulaşmaktadır.
Özellikle yüksek amino asit ve indirgen şeker ihtiva eden gıdalarda, bu su aktivite değeri oldukça önemlidir. Benzer şekilde, gıdanın içerisinde bulunan C vitamini miktarı, gıdanın sahip olduğu su aktivitesi değeri ile yakından ilişkilidir. Nitekim, su aktivitesi arttıkça C vitaminin bozunma hızı da artmaktadır.
Ancak şunu da unutmamak gerekir ki; su aktivitesi parametresi donma noktasının üstündeki sıcaklıklarda etkin bir şekilde kullanılırken, donma noktasının altındaki sıcaklıklarda büyük oranda geçerliliğini kaybetmektedir. (Su aktivitesi üzerine daha detaylı bilgi için bkz. Gıdalarda Su Aktivitesi; Tanımı, Önemi ve Etkisi)
Gıdalar ve su ilişkisi için önemli bir diğer kavram ise “denge nemi” dir. Bilindiği üzere, gıdalar içindeki bulundukları ortamdan su alırlar veya ortama su verirler.
Aynı ortamda bulunan bisküvi ortamdan su alıp nemlenirken; domates su kaybederek kurur. Belirli bir süre geçtikten sonra ise, gıdanın nem içeriği ile bulunduğu ortamın nem içeriği dengeye ulaşır ve sabitlenir.
Dengeye ulaştığı noktaya “dengede nem miktarı” denilmektedir ve g nem/g kuru madde birimi ile ifade edilir. Doğal olarak denge nem miktarı, ortamın sıcaklığına ve bağıl nemine göre değişmektedir.
Bir gıdanın ortam ile nem alışverişi sonucunda denge nem miktarına ulaşması grafik haline getirilerek “sorpsiyon izotermleri” oluşturulmaktadır. Tamamen kuru bir gıdanın ortamdan nem kazarak dengeye ulaşması safhasının grafik halinde getirilmesi “adsorpsiyon izotermi” olarak adlandırılmaktadır.
Nemli bir gıdanın nem kaybederek ortam nemi ile dengeye ulaşması safhasının grafik haline getirilmesi ise “desoprsiyon izotermi” olarak ifade edilmektedir. Sorpsiyon izotermleri için veriler deneysel olarak elde edilmektedir. Denge nem miktarı ve sorpsiyon izotermleri gıdaların depolanması ve muhafazası işlemlerinde son derece önemlidir.
Bu yazıları da okumak isteyebilirsiniz;
Su ve Sağlık; Vücuttaki Görevleri ve Günlük Su İhtiyacı
İçme Suyunun Sahip Olması Gereken Kalite Özellikleri
Be First to Comment